基于Luenberger形式H∞滤波的银自给能探测器信号延迟消除方法_2

文档序号:8906509阅读:来源:国知局
[0058]I化+1) =p(n化+1)+Xi化+1)+X2 化+1)) (14)
[0059] 将反推电流(14)当成探测器实际输出电流,通过权利要求1中所述步骤进行延迟 消除;
[0060] 在换档区域时间边界k2处,换档引起的电流偏置量可W由下式进行估算:
[0061] D= !似-y(k,) (15)
[006引其中夕诉)表示在k2时刻的探测器实际输出电流;
[0063] 在换档区域外,需要对探测器实际输出电流进行偏置补偿W抵消换档所带来的影 响,将探测器实际输出电流加上式(15)表示的换档引起的电流偏置量,得到中子通量密度 产生的电流信号,然后再对此电流信号进行延迟消除。
[0064] 在换档区域外,需要对探测器实际输出电流进行偏置补偿W抵消换档所带来的影 响,将探测器实际输出电流加上式(15)表示的换档引起的电流偏置量,得到中子通量密度 产生的电流信号,然后再对此电流信号进行延迟消除。
[0065] 综上所述,本发明具有W下有益效果:
[0066] 1本发明整体工序简单,便于实现,能对银自给能中子探测器的电流信号进行延迟 消除处理,并能有效抑制噪声,使得银自给能中子探测器在反应堆瞬态工况时也能正常使 用;本发明基于Luenberger形式的H-滤波器实现,在输入信号是一个具有有限能量的不 确定信号时也能正常应用;本发明应用时将滤波器设计转化为相应线性矩阵不等式计算, 方便计算,可W方便地使用Matl油的LMI Too化OX进行求解。
[0067] 2本发明解决了先进堆巧测量系统(核反应堆功率分布在线监测系统)所用的堆 内银自给能中子探测器信号的延迟消除问题。利用滤波器对银自给能中子探测器信号 进行延迟消除、平滑、降噪处理,通过适当选取Luenberger形式的H-滤波器参数,能够很 好的达到信号延迟消除效果和噪声抑制效果的最佳平衡。本发明能够保证银自给能探测器 电流信号直接用于先进堆巧测量系统后续环节,而不丧失准确度。
[006引 3本发明对银自给能中子探测器的电流信号进行延迟消除处理,响应时间(阶跃 通量变化时,信号恢复到稳态电流的90%所需的时间)在2~5秒内。
[0069] 4本发明对银自给能中子探测器的电流信号延迟消除过程中,对测量电流信号进 行降噪处理,噪声放大倍数(延迟消除处理后的电流相对误差与噪声之比)抑制在1~4 倍。
[0070] 5本发明能有效处理因硬件换挡造成的阶跃对延迟消除效果的影响。
【附图说明】
[0071] 图1为本发明的银自给能中子探测器结构图
[0072] 图2为本发明一个具体实施例的处理流程图;
[0073] 图3为银与热中子核反应图。
[0074] 附图中标记及相应的零部件名称:
[007引 1-发射极,2-绝缘层,3-收集极,4-导线,5-保护壳,6-绝缘电缆,7-电流线, 8- 本底线,9-密封管,10-电流输出端。
【具体实施方式】
[0076] 下面结合实施例及附图,对本发明做进一步地的详细说明,但本发明的实施方式 不限于此。
[0077] 实施例;
[0078] 如图1所示的银自给能中子探测器结构图,其中各个序号的零部件名称对应为: 1-发射极,2-绝缘层,3-收集极,4-导线,5-保护壳,6-绝缘电缆,7-电流线,8-本底线, 9- 密封管,10-电流输出端,该银自给能中子探测器,其特性参数为:A1。8=ln2/2. 42/60S-1 =0. 0048S-1, ^。。=ln2/24. 4s_i= 0. 0284s-i,p= 0. 09,q= 0. 66,r= 0. 25 ;图 3 为银与 中子核反应原理过程图,对于图3的反应过程中,采用图1的装置进行测量。如图2所示, 基于Luenberger形式H-滤波的银自给能探测器信号延迟消除方法,包括依次进行的W下 步骤;步骤1、建立银与热中子的核反应模型;步骤2、采用去禪变换建立核反应模型对应的 离散状态方程;步骤3、确定银自给能探测器电流的瞬时响应份额;步骤4、利用Luenberger 形式的H-滤波器对银自给能探测器电流信号作延迟消除。
[0079] 本实施例建立银与热中子的核反应模型的具体实施步骤如下;如图2所示,在反 应堆瞬态工况下,通量的变化引起银自给能中子探测器电流的变化并不同步,后者较前者 有一定的滞后,描述上述反应的具体公式如下:
(3)
[0083]其中,wsAg(t)表示wsAg的核密度,ii°Ag(t)表示ii°Ag的核密度,i^Ag表示i^Ag的 核密度,i^Ag表示i^Ag的核密度,4 (t)表示探测器处中子通量,表示的中子俘获 截面,W9 0表示l^Ag的中子俘获截面,W8 ^表示WSAg的P衰变常数,1K) ^表示n〇Ag的0 衰变常数,i^K表示i^Ag俘获中子后产生电流的概率,i°9K表示i^Ag俘获中子后产生电流的 概率,WSK表示i^Ag发生0衰变后产生电流的概率,11化表示ii°Ag发生0衰变后产生电流 的概率,I(t)表示SPND电流。
[0084] 本实施例采用去禪变换建立核反应模型对应的离散状态方程的具体实施步骤如 下:
[0085] 使用Laplace变换将动态模型化为;
[0088]I(t) =P(xi(t) +X2(t) +X3(t)) (6)
[0089] 其中p为瞬时电流份额,q为ii°Ag(t)发生e衰变对应的延迟电流份额,r为 wsAg(t)发生0衰变对应的延迟电流份额。
[0090]将式(4)、妨和做进行时间离散化处理,并且添加过程噪声项和测量噪声项,可 W得到离散状态方程如下:
[0092] Ik= [P P p]Xk+Vk 巧)[009引(})k=[1 00]Xk (9)
[0091] (7)
[0094]其中=[病Xi*- 4了,Wk为过程噪声,V巧测量噪声,Ts为采样时间;
[009引初始值为「009引
vlO)
[0097] 本实施例确定银自给能探测器电流的瞬时响应份额的具体实施步骤如下:
[0098] 在反应堆启动物理实验阶段,通过升/降反应堆功率形成功率台阶,记录相应的 堆外探测器信号实测值与银自给能探测器信号实测值。堆外探测器能够瞬时响应中子通 量的变化,相应的实测值可认为是真实的中子通量。通过调整瞬时响应份额的理论值给定 N个不同的瞬时响应份额预测值,再将堆外探测器信号实测值代入离散状态方程,可W得到 N组银自给能探测器信号理论值,将理论值与银自给能探测器信号实测值进行比较,取其中 符合程度最好的某组理论值相应的瞬时响应份额预测值为后续延迟消除所采用的瞬时响 应份额。
[0099] 本实施例利用H-滤波器对银自给能探测器电流信号作延迟消除的具体实施步 骤如下:
[0100] 对于一个离散控制过程系统,该系统可用一个状态方程来描述:
[0101] X化+1) =Ax(k)+Bw化)
[010引 y(k)=CxW+DwW (11)
[010引 Z化)=Lx化)
[0104] 其中,x(k)为第k次采样点的n维状态向量,w(k)包含了系统过程噪声W及系统 观测白噪声,y化)为第k次采样点的测量值,Z化)为1维待求向量,L为l*n维矩阵;
[0105]针对离散系统(11),设计如下渐近稳定的满阶线性Luenberger滤波器
[0106] 壬W=作+化巧-) (12) =Lx, 一
[0107] 式(12)为滤波器,对于一个给定的丫,当且仅当如下的矩阵不等式有解: [010 引
(13)
[0109] 其中Y=YTgRDXn,WeRnxr,J二jTeRmXm,H滤波器的增益K=Y-lW;
[0110] 对于银自给能探测器,由其离散状态方程可知方程(11)中的对应矩阵为:
[0113] C= [P P P]
[0114] D= [0 1]
[0115] L= [1 0 0]
[0116] 通过求解线性矩阵不等式(13
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